Спосіб визначення приросту фітомаси деревостанів

Спосіб визначення приросту фітомаси деревостанів, що включає знаходження наземної час 3 37596 4 томаси в процесі фотосинтезу здійснюється заняння фотосинтезу відбувається за схемою [4, с вдяки фотохімічним реакціям, важлива роль в яких 593]: належить квантам світла - фотонам. Сумарне рівCO2 + H2O + hv ® C(H2O) + O2 + 490 Дж/моль. (1) хлорофіл На кожну молекулу вуглекислого газу, що вступає в реакцію фотосинтезу, припадає утворений елементарний фрагмент лінійної молекули вуглевода клітковини С(Н 2О) з молекулярною масою m=0,030кг/моль. Кількість таких фрагментів молекул Nмол: (2) Νмол=ΝΦ×Β, де Νф - число пакетів фотонів, які беруть участь у синтезі фрагментів молекул вуглеводів клітковини; В - коефіцієнт, що визначає квантову ефективність процесів фотосинтезу. Тому утворена суха фітомаса m × Nмол m × Nф × B m= = (3) NA NA , де Ν А - число Авогадро. Кількість пакетів фотонів, які беруть участь у процесах фотосинтезу, можна знайти через коефіцієнт витрат фо тонів у пакеті: Nф =N'ф /f, де N'ф - загальне число фотонів енергії сонячної радіації; f - коефіцієнт квантових витрат, який визначає кількість фотонів одного пакета, що бере участь у синтезі одного фрагмента молекули клітковини. У фотосинтезі приймає участь видима ділянка оптичного спектра, яка отримала назву фотосинтетично активної радіації (ФАР), з максимумами поглинання хлорофілу 440 і 660нм. Тому загальна кількість фотонів енергії сонячної радіації N'ф , що надходить на ділянку лісового масиву A= N'ф = звідки W h(vc + v ч ) , W W × lc × lч = (4) h(v c + vч )× f h × c(l c + l ч ) × f , де vс і lч та vч і lч - відповідно частоти і довжини хвиль поглинання хлорофілом синього і червоного світла; с - швидкість світла; h - постійна Планка. Тому для приросту сухої фітомаси зімкнених деревостанів, з врахуванням рівнянь (3)і (4), отримаємо вираз: m × B × lc × lч m= × W = A ×W (5) h × c × (l c + l ч ) × f × NA , Nф = де А, як видно з (5), для вибраного типу лісу приймає постійне значення. Оскільки на утворення однієї молекули кисню О2 у рівнянні (1) витрачається 8-12 фотонів [4, с.593], то ця кількість фотонів в першу чергу затрачується на перетворення однієї молекули вуглекислого газу в реакції фотосинтезу в фрагмент молекули вуглеводу клітковини. Якщо прийняти, що на синтез такого фрагмента потрібно в середньому 10 фотонів, то для коефіцієнта квантових витрат можна прийняти значення f=10. Далі, на процеси фотосинтезу використовується не більше 5% сонячної радіації [5, с.302], тому В=0,05. Підставляючи у коефіцієнті необхідні величини, отримаємо 0,03 × 0,1 × 0,05 × 0,44 × 0,66 × 10 -12 кг / Дж = 0,331 × 10 - 9 кг / Дж - 34 × 3 × 10 - 8 (0,44 + 0,66 ) × 10 - 6 × 10 × 6,02 × 10 23 6,625 × 10 З (5) для сухої фітомаси m маємо кінцевий вираз: m=0,331·10-9·W кг/Дж. (6) Зауважимо, що границі ділянки ФАР знаходяться в діапазоні 380-710нм. На цю ділянку припадає 41,3% від загального значення сонячної енергії. Радіометр фіксує в додаток до видимої, як ультрафіолетову так і інфрачервону ділянки спектра. Цю розбіжність враховує коефіцієнт квантової ефективності процесів фотосинтезу В. Згідно з виразом (6), величина приросту сухої фітомаси знаходиться в лінійній залежності від надходження енергії сонячної радіації. Якщо визначати останню в Дж/га, то отримаємо можливість знаходити приріст фітомаси на вибраній ділянці лісу за певний проміжок часу як за окремими дискретними значеннями W, так і в неперервному автоматизованому режимах. Блок-схема автоматизованого неруйнівного способу визначення приросту фітомаси представлена на Фіг. Величина енергії сонячної радіації, виміряна радіометром (Ρ) або іншим приладом, передається на аналого-цифровий перетворювач (АЦП), з якого поступає на персональний комп'ютер (ПК), в якому оброблена інформація, з врахуванням постійної величини А, виводиться на друк (П), або самописець для неперервного запису. Сучасні радіометри дозволяють виносити чутливий до радіації елемент за межі приміщення і встановлювати на відкритій для сонячного світла площадці. Постійна А=0,331×10-9кг/Дж у виразі (6) знайдена для повністю зімкнених деревостанів лісу. Для незімкнених деревостанів, різних культур та типів лісу, його вікового складу, стану вологості тощо потрібно вводити корелювальні коефіцієнти k1, к 2,·.., kn, які визначаються експериментально або на підставі існуючих таблиць, встановлених традиційними методами. Стан зімкненості намету деревостану та характер культур лісу є можливим визначати за аерокосмічними знімками (АКЗ). Для прикладу, наводимо розрахунки річного 5 37596 6 приросту фітомаси зімкнених деревостанів за зана вклад кореневої системи, гілля, листя та коефіпропонованою формулою розрахунку (6) та показцієнта зімкненості непогано узгоджується з розраниками актинометричних станцій (АМС) Ар хангехованим значенням m 3. льська (Росія), Ковель (Волинська обл.) та Таким чином, запропонований спосіб може виБерегово (Закарпатська обл.). Середньорічне надкористовуватись для визначення добового, місячходження енергії сонячної радіації W за вегетаційного, вегетаційного циклів і, навіть, за продуктивний вік приросту фі томаси деревостану, якщо ний період, взяте для tсер³5°С, для вибраних місцевостей становить [6, с.19-20]: відома енергія сонячної радіації W, що надійшла за цей період. Важливо, що приріст фітомаси по- W1=24,6ккал/см 2=10,28×1012Дж/га (для Арханв'язується з енергією падаючої сонячної радіації, гельська); 2 12 вираженої через енергію фотонів, що поглинають- W2=36,4ккал/см =15,22×10 Дж/га (для Ковеся хлорофілом. Найкраще співпадіння спостерігаля); ється для зімкнених деревостанів віком 60-80 ро- W3=42,9ккал/см 2=17,93×1012Дж/га (для Береків. Для решти вікових гр уп, як і інших гова). характеристик лісу, необхідно вводити корелюваРічний приріст фітомаси зімкнених деревостальні коефіцієнти ki. нів для цих же місцевостей, знайдений за запроДжерела інформації понованою формулою (6), відповідно становить: 1. Лакида П.І. Фітомаса лісів України. - Терноm 1=3,4т/га; m 2=5,04т/га і m 3=5,93т/га. піль: Збруч, 2002. - 254с. Перше отримане нами значення m 1=3,4т/га 2. Лакида П.І., Лащенко А.Г., Лащенко М.М. співпадає з величиною річного приросту фітомаси Біологічна продуктивність дубових деревостанів зімкнених деревостанів соснових насаджень АрПоділля. - К.: ННЦІАЕ, 2006. - 196с. хангельська вікової групи 78-80 років, розрахова3. Данилин И.М. Определение параметров ної за таблицями Тюрина [7]. надземной фитомассы древостоев по аэроснимМаксимальне значення річного приросту надкам // Лесное хазяйство. - 1993. - №1. - С.35-36. земної фітомаси деревостанів культур сосни По4. Большая Советская Энциклопедия / Под лісся України за даними [1, с.130] становить редакцией Прохорова A.M. - Μ.: Советская энцикm=3,22т/га для вікової групи 60-80 років. Якщо лопедия. - 3-е изд. 1977. - Т.27. - 623с. зважити на те, що в наведеному значенні фітома5. Кучерявий В.П. Екологія: Навч. Посіб. си відсутня підземна частина і врахувати коефіціЛьвів: Світ, 2001. - 480с. єнт зімкненості деревостану, то отримаємо вели6. Алексеев В.А. Свето вой режим леса. - Лечину близьку до m 2. нинград: Наука, 1975. - 228с. Нарешті, за даними [6, с.201] середній приріст 7. Хильми Г.Ф.. Энергетика и продуктивность сухої стовбурової деревини з корою за період верастительного покрова суши. - Гидрометиздат, гетації для листяних лісів Українських Карпат віком 1976. - 147с. 100 років становить 4,62-5,08т/га, що з поправкою Комп’ютерна в ерстка В. Мацело Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601